发明内容 本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,这种防氧化剂在铜面上形成的有机膜有以下性能:致密度高、耐高温,能耐受三次以上无铅高温回流焊且焊后有机膜不分解、不变色、不形成难以被助焊剂或焊膏溶解的物质。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现:
配制一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂溶液,覆于铜面形成有机膜,其组分含量为:
有机酸类溶剂: 30-200克/升
低碳醇助溶剂 0-50克/升
苯并咪唑衍生物: 3-30克/升
分子量200-100000的聚醚类表面活性剂 0-5克/升
金属化合物 0-2克/升
聚乙烯类成膜助剂 0-2克/升
氨盐 30-200克/升
其余为水,即假设配制的总量为N升,将上述组分按照相关含量添加后,加水至N升。
所述有机酸类溶剂为:甲酸、乙酸、羟基乙酸、丙酸、甲基磺酸、乳酸,选其一种或多种混合使用。
所述低碳醇助溶剂为:乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、一缩二乙二醇,选其中一种或多种混合使用。
所述苯并咪唑衍生物为带烷基、苯基、烯烃基、卤素、磺酸基的单取代或多取代或复合取代的苯并咪唑,此类化合物能与金属铜发生化学反应,形成一层致密的有机-金属络合物附着在金属铜表面,带特定取代基团的烷基咪唑具有耐280℃以上高温不分解、不变性的性能,可选其中一种或多种混合使用。
所述分子量为200-100000的聚醚类表面活性剂为:200-600聚丙二醇(PGG)、丙二醇改性聚合物(丙二醇与乙二醇按1∶1比例聚合,分子量600-1500)、1000-20000聚乙二醇(PEG)、分子量为20000-100000的聚氧乙烯醚,可选其中一种或多种混合使用。
所述金属化合物为:铜、锌、铋、锡的硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐或有机酸盐(甲酸、乙酸、羟基乙酸、甲基磺酸),可选其中一种或多种混合使用。
所述聚乙烯类成膜助剂为:聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇,可选其中一种或多种混合使用。
所述氨盐为氨的盐酸盐、磷酸盐、甲酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐。
同现有技术相比较,本发明的技术效果在于:
1、使用本发明铜面防氧化剂,在铜面形成的有机膜致密、光亮,耐湿热性能好;
2、在高温265℃、持续58秒无铅焊接条件下经过三次以上红外回流焊,有机膜不明显变色、膜面保持光泽和不干固;
3、铜面不氧化,上锡能力优良,使用本发明溶液后PCB上锡效果见图2,板面和孔内均焊锡饱满;
4、焊接后没有影响电气性能的残留物,与市售的各种助焊剂或焊膏兼容;
5、溶液内及有机模内不含任何有害环境的成分,完全符合欧盟标准盒其它国际组织标准。
具体实施方式 以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
本发明适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,覆于铜面形成有机膜,其组分和含量为:
有机酸类溶剂: 30-200克/升
低碳醇助溶剂 0-50克/升
苯并咪唑衍生物: 3-30克/升
分子量200-100000的聚醚类表面活性剂 0-5克/升
金属化合物 0-2克/升
聚乙烯类成膜助剂 0-2克/升
氨盐 30-200克/升
其余为水。
其中,低碳醇助溶剂、分子量200-100000的聚醚类表面活性剂、金属化合物和聚乙烯类成膜助剂为可选组分,其它则为必选组分。
所述有机酸类溶剂为:甲酸、乙酸、羟基乙酸、丙酸、甲基磺酸、乳酸,选其一种或多种混合使用。
所述低碳醇助溶剂为:乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、一缩二乙二醇,可选其中一种或多种混合使用。
所述苯并咪唑衍生物为带烷基、苯基、烯烃基、卤素、磺酸基的单取代或多取代或复合取代的苯并咪唑,此类化合物能与金属铜发生化学反应,形成一层致密的有机-金属络合物附着在金属铜表面,带特定取代基团的烷基咪唑具有耐280℃以上高温不分解、不变性的性能,可选其中一种或多种混合使用。
所述分子量为200-100000的聚醚类表面活性剂为:200-600PGG、丙二醇改性聚合物(丙二醇∶乙二醇按1∶1比例聚合,分子量600-1500)、1000-20000PEG、分子量为20000-100000的聚氧乙烯醚,可选其中一种或多种混合使用。
所述金属化合物为:铜、锌、铋、锡的硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐或有机酸盐(甲酸、乙酸、羟基乙酸、甲基磺酸),可选其中一种或多种混合使用。
所述聚乙烯类成膜助剂为:聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇,可选其中一种或多种混合使用。
所述氨盐为氨的盐酸盐、磷酸盐、甲酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐
本发明用于铜面成膜后PCB板适宜的储运条件为:真空包装存放一年。
本发明适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂采用一般方法均匀混合而成。
本发明的具体组分及含量由以下实施例详细给出。
以下各实施例中的具体制备方法相同:在常温下,将多取代我苯并咪唑加入干净的带搅拌的不锈钢或搪瓷釜中,然后加入有机酸(有些特殊取代结构的苯并咪唑需加入低碳醇助溶),搅拌至固体完全溶解,加入纯净水至3/4液位,保持搅拌状态,再加入金属盐(先用水溶解)和聚醚类表面活性剂以及聚乙烯类成膜助剂(先用热水溶解),再加入氨盐,最后加水至相应液位,继续搅拌均匀,停止搅拌,静置过滤即为产品。
实施例1:一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,其组分及含量为:
乙酸: 100克/升
丙二醇: 15克/升
2-庚基苯并咪唑 8克/升
聚丙二醇200 10克/升
硫酸铜 1.2克/升
聚乙烯吡咯烷酮: 0.5克/升
磷酸氨 50克/升
水 余量
实施例2:一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,其组分及含量为:
乙酸: 60克/升
甲酸 40克/升
丙二醇: 12克/升
2-苯乙基苯并咪唑 10克/升
改性聚丙二醇聚合物 10克/升
乙酸铜 1.0克/升
乙酸锌 3.0克/升
聚乙烯吡咯烷酮: 0.8克/升
乙酸氨 80克/升
其余为水。
实施例3:一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,其组分及含量为:
羟基乙酸: 70克/升
甲酸 40克/升
2-(2-氯-4-硝基苯乙基)苯并咪唑 10克/升
改性聚丙二醇聚合物 10克/升
乙酸铜 1.0克/升
乙酸锌 3.0克/升
聚乙烯吡咯烷酮: 0.5克/升
乙酸氨 70克/升
其余为水。
实施例4:一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,其组分及含量为:
甲酸 80克/升
丙三醇: 15克/升
2-(2-氯乙烯基苯甲基)苯并咪唑 10克/升
聚乙二醇10000 15克/升
分子量为40000的脂肪醇聚氧乙烯醚 0.3克/升
乙酸铜 1.0克/升
乙酸锌 3.0克/升
聚乙烯醇: 1.2克/升
甲酸氨 60克/升
其余为水。
实施例5:一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,其组分及含量为:
甲酸 100克/升
乙二醇: 12克/升
2-(2-硝基苯乙基)苯并咪唑 10克/升
改性聚丙二醇 10克/升
硝酸铜 1.0克/升
甲基磺酸铋 5.0克/升
聚乙烯吡咯烷酮: 0.8克/升
磷酸氨 20克/升
其余为水。
实施例6:一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,其组分及含量为:
羟基乙酸: 60克/升
甲酸 40克/升
一缩二乙二醇: 12克/升
2-(2-氯-4-磺酸基苯乙基)苯并咪唑 10克/升
分子量为80000的脂肪醇聚氧乙烯醚 0.8克/升
乙酸铜 1.0克/升
乙酸锌 3.0克/升
聚乙烯醇: 0.6克/升
柠檬酸氨 30克/升
其余为水。
实施例7:一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,其组分及含量为:
甲酸 40克/升
丙二醇: 12克/升
2-(2-氯苯丙烯基)苯并咪唑 4克/升
2-苯乙基苯并咪唑 6克/升
改性聚丙二醇 10克/升
聚乙二醇15000 0.2克/升
甲基磺酸铋 6.0克/升
聚乙烯吡咯烷酮: 0.5克/升
柠檬酸氨 30克/升
其余为水。
实施例8:一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,其组分及含量为:
甲酸 40克/升
丙二醇: 20克/升
异丙醇: 10克/升
2-(2-氯苯丙烯基)苯并咪唑 4克/升
2-苯乙基苯并咪唑 6克/升
改性聚丙二醇 10克/升
分子量为40000的脂肪醇聚氧乙烯醚 0.2克/升
甲基磺酸铋 6.0克/升
聚乙烯吡咯烷酮: 0.5克/升
甲酸氨 50克/升
其余为水。
实施例9:一种适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,其组分及含量为:
甲酸 40克/升
丙三醇: 15克/升
2-(4-氯丁基)苯并咪唑 4克/升
2-苯乙基苯并咪唑 4克/升
改性聚丙二醇 10克/升
分子量为40000的脂肪醇聚氧乙烯醚 0.2克/升
甲基磺酸铋 6.0克/升
聚乙烯吡咯烷酮: 0.5克/升
甲酸氨 50克/升
其余为水。
使用本发明实施例1的适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,在以下工艺条件:
浸泡成膜时间(秒) |
成膜厚度(微米) |
红外回流炉顶温(℃) |
顶温时间(秒) |
过回流炉次数 |
过2次回流炉后存放时间 |
锡膏 |
50 |
0.38 |
258 |
61 |
3 |
小于24小时 |
无铅类 |
连续焊接装配1万片PCB板在第三次回流焊过程中焊接效果:
一次性通过率 |
焊锡浸润度50%-88% |
焊锡浸润度小于50% |
补焊通过率 |
99.95% |
0.04% |
0.01% |
100% |
过三次回流焊后再过无铅波峰焊焊接效果
一次性通过率 |
小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
孔径不小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
元件插孔贯通合格率 |
板面铜层上锡率 |
99.94% |
100% |
99.98% |
99.96% |
100% |
注:锡浆在孔内全贯通为合格
使用本发明实施例2的适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,在以下工艺条件:
浸泡成膜时间(秒) |
成膜厚度(微米) |
红外回流炉顶温(℃) |
顶温时间(秒) |
过回流炉次数 |
过第2次回流炉后存放时间 |
锡膏 |
50 |
0.33 |
265 |
61 |
3 |
小于48小时 |
无铅类 |
连续焊接装配1万片PCB板在第三次回流焊过程中焊接效果:
一次性通过率 |
焊锡浸润度50%-88% |
焊锡浸润度小于50% |
补焊通过率 |
99.98% |
0.01% |
0.01% |
100% |
过三次回流焊后再过无铅波峰焊焊接效果
一次性通过率 |
小于0.8微米导电 孔贯通合格率 |
孔径不小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
元件插孔贯通合格率 |
板面铜层上锡率 |
99.98% |
100% |
100% |
99.98% |
100% |
注:锡浆在孔内全贯通为合格
使用本发明实施例3的适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,在以下工艺条件:
浸泡成膜时间(秒) |
成膜厚度(微米) |
红外回流炉顶温(℃) |
顶温时间(秒) |
过回流炉次数 |
过第2次回流炉后存放时间 |
锡膏 |
50 |
0.42 |
258 |
61 |
3 |
小于72小时 |
无铅类 |
连续焊接装配1万片PCB板在第三次回流焊过程中焊接效果:
一次性通过率 |
焊锡浸润度50%-88% |
焊锡浸润度小于50% |
补焊通过率 |
99.96% |
0.03% |
0.01% |
100% |
过三次回流焊后再过无铅波峰焊焊接效果
一次性通过率 |
小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
孔径不小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
元件插孔贯通合格率 |
板面铜层上锡率 |
99.96% |
100% |
99.99% |
99.97% |
100% |
注:锡浆在孔内全贯通为合格
使用本发明实施例4的适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,在以下工艺条件:
浸泡成膜时间(秒) |
成膜厚度(微米) |
红外回流炉顶温(℃) |
顶温时间(秒) |
过回流炉次数 |
过第2次回流炉后存放时间 |
锡膏 |
50 |
0.28 |
265 |
61 |
3 |
小于48小时 |
无铅类 |
连续焊接装配1万片PCB板在第三次回流焊过程中焊接效果:
一次性通过率 |
焊锡浸润度50%-88% |
焊锡浸润度小于50% |
补焊通过率 |
99.99% |
0.01% |
0 |
100% |
过三次回流焊后再过无铅波峰焊焊接效果
一次性通过率 |
小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
孔径不小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
元件插孔贯通合格率 |
板面铜层上锡率 |
99.99% |
100% |
100% |
99.99% |
100% |
注:锡浆在孔内全贯通为合格
使用本发明实施例5的适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,在以下工艺条件:
浸泡成膜时间(秒) |
成膜厚度(微米) |
红外回流炉顶温(℃) |
顶温时间(秒) |
过回流炉次数 |
过第2次回流炉后存放时间 |
锡膏 |
50 |
0.21 |
265 |
61 |
3 |
小于72小时 |
无铅类 |
连续焊接装配1万片PCB板在第三次回流焊过程中焊接效果:
一次性通过率 |
焊锡浸润度50%-88% |
焊锡浸润度小于50% |
补焊通过率 |
99.99% |
0.01% |
0 |
100% |
过三次回流焊后再过无铅波峰焊焊接效果
一次性通过率 |
小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
孔径不小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
元件插孔贯通合格率 |
板面铜层上锡率 |
99.99% |
100% |
100% |
99.99% |
100% |
注:锡浆在孔内全贯通为合格
使用本发明实施例6的适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,在以下工艺条件:
浸泡成膜时间(秒) |
成膜厚度(微米) |
红外回流炉顶温(℃) |
顶温时间(秒) |
过回流炉次数 |
过第2次回流炉后存放时间 |
锡膏 |
50 |
0.17 |
265 |
61 |
3 |
小于48小时 |
无铅类 |
连续焊接装配1万片PCB板在第三次回流焊过程中焊接效果:
一次性通过率 |
焊锡浸润度50%-88% |
焊锡浸润度小于50% |
补焊通过率 |
99.97% |
0
|
0.03% |
100% |
过三次回流焊后再过无铅波峰焊焊接效果
一次性通过率 |
小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
孔径不小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
元件插孔贯通合格率 |
板面铜层上锡率 |
99.96% |
100% |
99.98% |
99.98% |
100% |
注:锡浆在孔内全贯通为合格
使用本发明实施例7的适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,在以下工艺条件:
浸泡成膜时间(秒) |
成膜厚度(微米) |
红外回流炉顶温(℃) |
顶温时间(秒) |
过回流炉次数 |
过第2次回流炉后存放时间 |
锡膏 |
50 |
0.33 |
265 |
61 |
3 |
小于48小时 |
无铅类 |
连续焊接装配1万片PCB板在第三次回流焊过程中焊接效果:
一次性通过率 |
焊锡浸润度50%-88% |
焊锡浸润度小于50% |
补焊通过率 |
99.95% |
0.03% |
0.02% |
100% |
过三次回流焊后再过无铅波峰焊焊接效果
一次性通过率 |
小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
孔径不小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
元件插孔贯通合格率 |
板面铜层上锡率 |
99.97% |
100% |
99.99% |
99.98% |
100% |
注:锡浆在孔内全贯通为合格
使用本发明实施例8的适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,在以下工艺条件:
浸泡成膜时间(秒) |
成膜厚度(微米) |
红外回流炉顶温(℃) |
顶温时间(秒) |
过回流炉次数 |
过第2次回流炉后存放时间 |
锡膏 |
50 |
0.33 |
265 |
61 |
3 |
小于48小时 |
无铅类 |
连续焊接装配1万片PCB板在第三次回流焊过程中焊接效果:
一次性通过率 |
焊锡浸润度50%-88% |
焊锡浸润度小于50% |
补焊通过率 |
100% |
0 |
0 |
100% |
过三次回流焊后再过无铅波峰焊焊接效果
一次性通过率 |
小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
孔径不小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
元件插孔贯通合格率 |
板面铜层上锡率 |
99.99% |
100% |
100% |
0.01% |
100% |
注:锡浆在孔内全贯通为合格
使用本发明实施例9的适用于多次高温无铅焊接的铜面防氧化剂,在以下工艺条件:
浸泡成膜时间(秒) |
成膜厚度(微米) |
红外回流炉顶温(℃) |
顶温时间(秒) |
过回流炉次数 |
过第5次回流炉后存放时间 |
锡膏 |
50 |
0.33 |
265 |
61 |
5 |
小于48小时 |
无铅类 |
连续焊接装配1万片PCB板在第五次回流焊过程中焊接效果:
一次性通过率 |
焊锡浸润度50%-88% |
焊锡浸润度小于50% |
补焊通过率 |
99.93% |
0.05% |
0.03% |
100% |
过五次回流焊后再过无铅波峰焊焊接效果
一次性通过率 |
小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
孔径不小于0.8微米导电孔贯通合格率 |
元件插孔贯通合格率 |
板面铜层上锡率 |
99.91% |
99.98% |
99.97% |
99.96% |
100% |
注:锡浆在孔内全贯通为合格